Ε4203 - ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ
Περιεχόμενο Μαθήματος
Αποτελεί μάθημα επιλογής όπου παρουσιάζονται η βασική θεωρία διάδοσης σεισμικών κυμάτων, σύγχρονες μέθοδοι και αποτελέσματα διερεύνησης του εσωτερικού της Γης μέσω φυσικών σεισμικών πηγών.
Εισαγωγή στη διερεύνηση του εσωτερικού της Γης: βασικές έννοιες, ιστορική αναδρομή στην εξέλιξη της γνώσης για τη δομή της Γης. Διάδοση ελαστικών σεισμικών κυμάτων χώρου στο εσωτερικό της Γης: θεωρία ελαστικότητας, τύποι και ιδιότητες σεισμικών κυμάτων, μέτωπα κυμάτων, θεωρία σεισμικών ακτινών, αρχή του Fermat, νόμος του Snell, αρχή του Huygens, ανάκλαση, διάθλαση, περίθλαση, μετωπικά κύματα, ακτινική παράμετρος, πόλωση κίνησης υλικού σημείου, μετατροπές κυμάτων. Αναγνώριση ασυνεχειών στο εσωτερικό της Γης: καμπύλες χρόνων διαδρομής σεισμικών κυμάτων, φαινόμενο των τριπλών φάσεων, καυστικές, ζώνη χαμηλών ταχυτήτων, σκιερή ζώνη πυρήνα της Γης. Δομή της Γης: διάκριση ειδών φλοιού (ηπειρωτικός, ωκεάνιος), λιθόσφαιρα, ασθενόσφαιρα, ανώτερος/κατώτερος μανδύας, ζώνη μετάβασης, στρώμα D”, εξωτερικός/εσωτερικός πυρήνας, μονοδιάστατα μοντέλα Γης για τις ταχύτητες διάδοσης σεισμικών κυμάτων, μεταβολές φυσικών ιδιοτήτων και ορυκτολογικής σύστασης με το βάθος, ονοματολογία βασικών ασυνεχειών, ονοματολογία σεισμικών φάσεων. Επιφανειακά κύματα Rayleigh και Love: διάδοση και ιδιότητες επιφανειακών κυμάτων, φασική και ομαδική ταχύτητα, φαινόμενο διασποράς, μέθοδοι μέτρησης ταχυτήτων φάσης/ομάδας, κατασκευή 1Δ μοντέλων ταχυτήτων εγκαρσίων κυμάτων από καμπύλες διασποράς, παγκόσμια διάδοση επιφανειακών κυμάτων (κύματα περιστροφής). Σεισμική τομογραφία: κατηγοριοποίηση με τον τύπο δεδομένων και την κλίμακα μελέτης, το ευθύ και το αντίστροφο πρόβλημα, παραμετροποίηση τομογραφικής αντιστροφής, συνθετικές δοκιμές, εκτίμηση αξιοπιστίας αποτελεσμάτων, κατασκευή τρισδιάστατων μοντέλων ταχυτήτων. Ερμηνεία τομογραφικών μοντέλων: αναγνώριση ανωμαλιών ταχυτήτων σε παγκόσμια, περιφερειακή και τοπική κλίμακα, ερμηνεία ανωμαλιών ταχυτήτων συναρτήσει του βάθους, τομογραφία μανδύα, μεσοωκεάνιες ράχες,ς καταδυόμενες πλάκες, θερμές κηλίδες/μανδυακά διάπειρα, τομογραφία σε ρηξιγενείς ζώνες, τομογραφία σε ηφαιστειακά περιβάλλοντα, αξιολόγηση επιλυσιμότητας τομογραφικών μοντέλων. Τομογραφία επιφανειακών κυμάτων: συνάρτηση ετεροσυσχέτισης, σώρευση κυματομορφών (stacking), τομογραφία Eikonal (φαινόμενη φασική ταχύτητα), φαινόμενο πολλαπλής διόδευσης, τομογραφία Helmholtz (δομική ταχύτητα), τομογραφία σεισμικού θορύβου υποβάθρου, παραδείγματα από εφαρμογές. Σεισμική ανισοτροπία: φυσικά αίτια σεισμικής ανισοτροπίας, φαινόμενο σχάσης εγκαρσίων κυμάτων (ΣΕΚ), μέθοδοι μέτρησης παραμέτρων σχάσης σε κύματα S και SKS, ανισοτροπία στον ανώτερο φλοιό, ανισοτροπία στον ανώτερο μανδύα και σχέση παραμέτρων ΣΕΚ με τη μανδυακή ροή. Στρώμα D”: τομογραφία κατώτερου μανδύα, μεγάλες περιοχές χαμηλής ταχύτητας διατμητικών κυμάτων (LLSVP), ζώνες πολύ χαμηλής ταχύτητας (ULVZ), φαινόμενα ανισοτροπίας και σκέδασης στη βάση του κατώτερου μανδύα, μέθοδοι προσδιορισμού δομής στο στρώμα D”, ερμηνεία παρατηρήσεων. Μέθοδος συναρτήσεων δέκτη: συνέλιξη και αποσυνέλιξη, μέθοδος σώρευσης H-k (πάχος φλοιού και λόγος ταχυτήτων Vp/Vs), οπισθοπροβολή συναρτήσεων δέκτη σε βάθος, τεχνική κοινών σημείων μετατροπής, εφαρμογές για προσδιορισμό βάθους κύριων ασυνεχειών (ασυνέχεια Moho, όριο λιθόσφαιρας-ασθενόσφαιρας, ασυνέχειες στη ζώνη μετάβασης, ασυνέχειες σε καταδυόμενες πλάκες). Μέθοδος ανάλυσης φάσματος ταχύτητας (vespagrams), σύντομη εισαγωγή στις σεισμικές διατάξεις, ανίχνευση σεισμικών φάσεων ασθενούς πλάτους.
